0. 3.4. Обогащение в центробежных концентраторах и сепараторах

Среди гравитационного обогатительного оборудования особое место занимают центробежные аппараты, в которых разделение материала по плотности происходит под действием центробежных сил, во много раз превосходящих силы тяжести разделяемых частиц. Среди центробежных сепараторов наибольшее распространение получили центробежные безнапорные сепараторы периодического и непрерывного действия. Применяются они в основном для извлечения золота. В этих сепараторах создается центробежное поле высокой интенсивности с подачей дополнительной воды для рыхления материала.

Рабочим органом во всех типах центробежных сепараторах, работающих по принципу центрифугирования, является чаша в виде полусферы сложного профиля, которая изнутри футерована рифленой резиной. Исходный материал подается в центральную часть вращающейся чаши. Тяжелые частицы под действием центробежной силы отбрасываются к периферии конуса и попадают в рифы ( рис.103), куда под давлением подается вода для создания эффекта

Рис. 103. Схема работы центробежного сепаратора

псевдоожижения. При накоплении частиц тяжелых минералов в рифахони разгружаются в нижней части чаши через отверстие, легкие частицы увлекаются восходящим потоком воды и удаляются в верхней части чаши в виде хвостов.

Наибольшее распространение в промышленной практике получили центробежные концентраторы Нельсона ( Knelson), которые применяются в основном при обогащении золотосодержащих россыпей и руд, для улавливания золота из сульфидных и окисленных руд, на драгах, при переработке лежалых хвостов ( техногенных отвалов) более чем в 70 странах. В этих сепараторах, которые отличаются диаметром чаши, конструкций рабочего органа и видом разгрузки, центробежное ускорение может изменяться от 60 до 300 g, в среднем 90g.

На рис. 104 представлена схема и разрез центробежного концентратора Нельсона. В этих сепараторах исходное питание крупностью до 6 мм и плотности пульпы 25…40% твердого подается в нижнюю часть центральной чаши . Под действием центробежных сил тяжелые частицы оседают в рифах чаши, в которых имеются отверстия, куда подается под давлением вода, разрыхляющая слой осевших частиц, что приводит к также к сегрегации частиц, т.е. к распределению частиц не только по плотности , но и по крупности. Тяжелые частицы остаются в рифах конуса и по окончании цикла обогащения разгружаются вручную или автоматически. Легкие частицы потоком поступающей воды разгружаются через верхний край конуса. Время концентрирования в сепараторах составляет от 0,5 до 4 часов, а время выгрузки – 1 – 2 мин. В концентраторах Нельсона при подаче промывной воды создаются условия для извлечения частиц золота крупностью до 10 мкм. Степень концентрации в таких концентраторах может составлять до 1000…1500 при высоком извлечении золота. В табл. 47 приведена техническая характеристика основных типоразмеров центробежных концентраторов Нельсона.

Таблица 47. Техническая характеристика центробежных концентраторов Нельсона

Параметры	Типоразмер концентратора
	КС-MD3	KC-MD7	KC-MD12	KC-MD20	KC-CMD30	KC-XD48
Диаметр чаши, мм	100	200	300	500	780	1200
Производительность по твердому, т/ч по пульпе, м3/ч	0,045 0,66	0,68 5,64	3,6 10,14	13,6 27,24	30 -60 -	120-150 -
Максимальная крупность питания, мм Россыпи Коренные руды	1,7 1.7	4,7 1.7	6,0 1.7	6,0 1.7	6,0 1.7	6,0 1.7
Мощность электродвигателя, квт	0,13	0,56	1,1	3,7	12,0	30,0
Расход воды, м3/ч	0,66-0,9	4,5-6,8	6,8-9,1	18,1-27,2	34,1-45,6	40,9-65,7

KC MD – концентраторы с ручной разгрузкой, KC XD – с автоматической разгрузкой, KC CD – с центральной разгрузкой, KC VS – с виброгрохотом.

Центробежные концентраторы Фалкон (Falcon) отличаются от концентраторов Нельсоте тем, что количество улавливающих колец ( рифов) у них значительно меньше, а глубина их больше.

Скорость вращения чаши значительно больше, поэтому величина центробежного ускорения достигает 300g. Концентраторы, схема и разрез которых представлены на рис. 105, используются для извлечения тонкого свободного золота из руд и россыпей, техногенного минерального сырья при доводке золотосодержащих, оловянных и др. концентратов.

Рис.105. Схема центробежного концентратора Фалкон

1 – коническая чаша; 2 – ватержакет; 3 – полый вал для подачи воды; 4 – сальник; 5 – выгрузка концентрата; 6 – кран; 7 – приводной шкив

В настоящее время применяется три типа центробежных концентраторов Фалкон:

С – сепараторы с постоянной разгрузкой концентрата без прекращения подачи питания,

В – сепараторы с периодической разгрузкой через полый вал и

SB – сепараторы периодического действия с разгрузкой концентрата через выпускные клапаны.

В концентраторах с периодической разгрузкой имеется зона промывки, расположенная в верхней части вращающегося ротора. При вращении чаши ротора тяжелые частицы поднимаются по гладким стенкам чаши и удерживаются в рифлях верхней части чаши. Вода, поступающая в рифли, позволяет частицам мигрировать внутри «постели» и удерживаться в рифлях. При высоком значении центробежного ускорения извлекаются тяжелые частицы крупностью 10 и даже 5 мкм. При накоплении в рифлях слоя концентрата подача питания автоматически прекращается на 30 сек, вращение чаши замедляется, а вода из встроенных форсунок вымывает концентрат в желоб. Эти концентраторы отличаются высокой производительностью дл 390 т/ч, простотой эксплуатации, невысоким расходом смывной воды, возможностью работы при плотности пульпы до 45% твердого.

В табл. 48 приведена техническая характеристика основных типоразмеров центробежных концентраторов Фалкон.

Таблица 48. Техническая характеристика центробежных концентраторов Фалкон

Типоразмер	Параметры
	Производитель-ность, т/ч	Площадь концентрирова-ния, см2	Ускорение, g	Расход ожижающей воды, м3/ч	Мощность эл.двигателя, кВт	Масса. кг
SB-40	0,025	285	50…300	0,24…1,2	0,4	37
SB-250	1…8	1710	50…300	1,8…2,7	2,2	365
SB-750	5…47	5320	50…300	6…9	7,5	1135
SB-1350	23…114	8710	50…300	8…15	15	2445
SB-2500	42…206	17445	50…300	15…24	30	4395
SB-5200	105…392	32615	50…300	30..42	75	9386
C400	1…4,5	2500	50…300	-	7,5	1215
C1000	5…27	6890	50…300	-	15	2525
C2000	20…60	14210	50…300	-	30	4615
C4000	45…100	62425	50…300	-	75	10150

Отечественной промышленностью выпускаются центробежные концентраторы типа ЦВК, в которых чаша концентратора совершает гармонические планетарные колебания высокой частоты с амплитудой 1…3 мм., что позволяет разрыхляться осевший на дне материал. Центробежное ускорение в этих сепараторах достигает 100 g. Тяжелые частицы задерживаются в рифлях, а легкие выносятся потоком наверх чаши.. Производительность таких концентраторов достигает 20 т/ч

Принцип концентрации в центробежном поле используется в центробежной отсадочной машине ЦОМ, которая состоит из двух цилиндрических отсадочных камер, вращающихся на независимых вертикальных осях, эксцентрикового балансирного привода и диафразмы, создающей пульсирующие колебания подрешетной воды. Разделение минеральных частиц по плотности происходит при одновременном воздействии на них возвратно-поступательного потока пульпы, как в отсадочной машине, и вращательного движения ротора, как в центробежном концентраторе. Исходный материал подается через пустотелый вал к основанию ротора и равномерно распределяется по его внутренней поверхности. Под действием пульсирующего потока воды частицы малой плотности взвешиваются в ней и направляются к сливному порогу. Тяжелые частицы проходят через слой естественной постели и через проницаемую стенку ротора попадают в днище, откуда разгружаются в виде концентрата.

Центробежные отсадочные машины ( табл.49) обеспечивают мобильную разгрузку надрешетного продукта и искусственной постели из отсадочного отделения, имеет эжекторную систему транспорта продуктов обогащения.

Таблица 49. Техническая характеристика центробежных отсадочных машин ЦОМ

Параметры	Типоразмер
	ЦОМ-1М	ЦОМ-2	ЦОМ-3	Модуль -1	Модуль-2
Производительность , т/ч	20	50	75	75	100
Диаметр ротора, мм	370	630	860	630; 370	860; 370
Площадь отсадочных отделений,м2	1	2	3	3	4
Мощность двигателей, кВт	12,1	32,2	49,5	44,3	61,6
Степень концентрации	10	10	10	100	100
Масса, кг	1700	3000	4500	5000	6500

Модуль+1 – ЦОМ-2 + ЦОМ-1М;

Модуль-2 - ЦОМ-3 + ЦОМ-1М